Bu sonucu antimaddenin sırrı anlaşıldı (!) şeklinde düşünmek veya Einstein’ın Genel Rölativite kuramının bir başka tasdiki olduğunu düşünmek doğru olmaz.
CERN’de yapılan ALPHA deneyinde, kütleçekim kuvvetinin anti-madde üzerindeki etkisi belli bir hassasiyet derecesinde gözlemlendi ve 27 Eylül’de Nature dergisinde yayımlandı [1].
ALPHA deneyinde temel amaç antihidrojen atomlarının yakalanması ve bunların hidrojen atomlarının özellikleri ile karşılaştırılmasıdır. 2011’de ALPHA deney grubu, antimadde atomlarını 15 dakikadan fazla bir süre boyunca hapsedilebildiklerini ilan etmişti [2]. Bu başarılı deney daha sonrasında antimaddenin davranışının maddeyle karşılaştırılması ve evrenimizde varolan madde-antimadde asimetrisinin anlaşılmasına yönelik başka deney ve gözlemler yapma fırsatı vermesi açısından önemliydi.
Bu son deneydeyse ne gözlendiğini tam olarak anlamak açısından bazı noktaları hatırlamak ve anlamak önemli. Antiparçacıklar, parçacık partnerleri ile çok benzer davranış gösteren parçacıklardır. Bu partner parçacıkların kütleleri aynı ama, mesela, elektrik yükleri birbirlerinin ters işaretlisidir. Elektronun kütlesi m ve elektrik yükü -e olarak alınırsa, elektronun antiparçacığı pozitronun kütlesi de m fakat elektrik yükü +e’dir. C. D. Anderson 1932’de pozitronu ilk defa gözlemlemiş ve bu başarısı nedeniyle 1936 Nobel ödülüne de layık görülmüştü. O tarihten sonra da gelişen teknoloji ve zekice tasarlanmış deneyler sayesinde pek çok antiparçacık keşfedildi. Ancak buradaki önemli sorun bu parçacıkların kısa süre içinde parçacık eşleri ile birleşip kaybolmalarıydı ki, bu durum doğrudan bu tür parçacıklarla deney yapabilmeyi zor hale getiriyordu. ALPHA grubunun 2011’de yaptığı çalışma ile bu engel aşılabilir gibi görünmeye başlasa da, antihidrojen atomunu hidrojen atomu ile karşılaştırabilecek bir deney için 12 yıl daha beklenmesi gerekecekti.
Peki bu deneyin sonucunu ve önemini nasıl ifade edebiliriz?
Aslında bu deney yapılmadan önce kütleçekim ve parçacık fiziği konularında çalışan birine ‘tahminini’ sorsanız büyük ihtimalle antihidrojenin kütleçekim etkisindeki davranışının hidrojeninki ile aynı olduğunu söylerdi. Bu fiziğin önemli prensiplerinden “Zayıf Eşdeğerlik İlkesi’nin” (Weak Equivalence Principle) sonucu olarak beklenir. Zayıf eşdeğerlik ilkesine göre aynı miktarda kütle aynı kütleçekim alanında aynı şekilde ‘düşer’. Bu konuyla ilgili en güncel ve hassas çalışma MICROSCOPE Uydu deneyi ile uzayda, çok büyük bir hassasiyet mertebesinde test edilmiştir [3]. 27 Eylül’de Nature dergisinde ALPHA grubunun çalışması MICROSCOPE deneyi sonuçlarını antimadde parçacıklarını da içerecek şekilde genişletti ve zayıf eşdeğerlik ilkesinin antiparçacıklar için de geçerli olduğunu ulaşılabilen deneysel hassasiyet çerçevesinde gösterdi. İlk defa antiparçacıklarla ilgili bu tür bir deney yapılması ve doğrudan antiparçacıkların kütleçekime reaksiyonunun nasıl olduğunu görmek açısından önemli bir deney ve gözlem diyebiliriz. Her ne kadar bu sonucu bekliyor olsak da, bilimsel anlamda, bir deney ve gözlem yapılmadan tam emin olmak mümkün değildi. Bu açıdan önemli bir sonuç elbette.
Ancak bu sonucu antimaddenin sırrı anlaşıldı (!) şeklinde düşünmek veya Einstein’ın Genel Rölativite kuramının bir başka tasdiki olduğunu düşünmek doğru olmaz. Burada sadece, ve kısaca, zayıf eşdeğerlik ilkesinin antimaddeyi de kapsadığı anlaşılmalıdır. Bu sonuç her ne kadar doğal bir beklenti olsa da bilimde gözlem ve deneyle doğrulanmadıkça bu tür beklentilerin doğru olduğu kabul edilmez.
[1] “Observation of the effect of gravity on the motion of antimatter”, Nature 621, 716–722 (2023)
[2] “MICROSCOPE Mission: Final Results of the Test of the Equivalence Principle”, Phys. Rev. Lett. 129, 121102 (2022)
[3] “Confinement of antihydrogen for 1,000 seconds”, Nature Physics 7, 558–564 (2011)
